化学反应的平衡常数和影响因素
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平衡常数与化学反应的影响因素化学反应是物质之间发生变化的过程,而平衡常数是描述化学反应平衡状态的一个重要指标。
平衡常数与化学反应的影响因素密切相关,下面将具体探讨平衡常数与化学反应的影响因素及其原因。
1. 温度温度是影响平衡常数的重要因素之一。
根据Le Chatelier原理,增加温度会使某些反应偏向吸热的方向,而降低温度则会使反应偏向放热的方向。
在平衡反应中,温度的变化会导致平衡常数的改变。
一般来说,温度升高会导致平衡常数增大,反应向生成物的方向偏移,而温度降低则会导致平衡常数减小,反应向反应物的方向偏移。
2. 压力(气压)对于涉及气体的反应而言,气压的改变会影响反应的平衡常数。
当气体反应中的反应物或生成物是气体时,增加压力会使平衡常数减小,导致反应向反应物的方向移动;降低压力则会使平衡常数增大,导致反应向生成物的方向移动。
这是因为增加压力会使气体分子之间的碰撞频率增加,从而促进了反应速率。
3. 浓度溶液中的化学反应与溶质的浓度密切相关。
根据Le Chatelier原理,增加溶质的浓度会使溶液向稀释的方向移动,减少溶质浓度则会使溶液向浓缩的方向移动。
在平衡反应中,溶液中溶质的浓度的变化会导致平衡常数的改变。
一般来说,增加溶质浓度会使平衡常数减小,而减少溶质浓度会使平衡常数增大。
4. 催化剂催化剂是一种能够改变反应速率但不参与反应的物质,它对平衡常数本身没有影响。
催化剂通过提供新的反应途径,降低了反应的活化能,从而加速了反应的达到平衡。
催化剂的添加可以使反应快速达到平衡,但并不改变平衡位置,因此不会改变平衡常数。
5. 其他因素除了上述影响因素外,还有一些其他因素也会对平衡常数产生影响。
例如溶液中的离子强度、反应物之间的空间排列等因素都可能对平衡常数产生影响。
综上所述,平衡常数与化学反应的影响因素包括温度、压力、浓度和催化剂等。
了解这些影响因素对于理解和调控化学反应的平衡状态具有重要的意义。
在实际应用中,准确地掌握和预测平衡常数的变化,有助于优化反应条件,提高反应效率。
化学平衡常数是在化学反应达到平衡时,反应物与生成物浓度之比的指标。
平衡常数(K)的大小与反应的方向以及反应的进行程度有关。
平衡常数的影响因素包括以下几个方面:
温度:温度是影响平衡常数的重要因素之一。
根据Le Chatelier原理,温度升高会使吸热反应(放热)的平衡常数增大,而使放热反应(吸热)的平衡常数减小。
这是因为温度升高会增加反应的速率,使平衡位置向吸热或放热方向移动,以抵消温度变化引起的影响。
浓度:反应物和生成物的浓度对平衡常数也有影响。
增加反应物的浓度通常会使平衡位置向生成物方向移动,以减少反应物的浓度。
反之,增加生成物的浓度会使平衡位置向反应物方向移动。
这与Le Chatelier原理中的浓度效应相一致。
压力(对气体反应):对于气体反应,压力的变化会影响平衡常数。
增加压力会使平衡位置移向分子数较少的一侧,以减少总分子数,从而减少气体分子之间的碰撞。
反之,减小压力会使平衡位置移向分子数较多的一侧。
催化剂:催化剂可以影响反应速率,但不会影响平衡常数。
催化剂能够加速达到平衡状态的过程,但不改变平衡位置。
化学反应类型:不同类型的化学反应(如酸碱中和、氧化还原等)的平衡常数计算方法和影响因素可能会有所不同。
溶剂:在溶液中的反应,溶剂的性质也可能影响平衡常数。
例如,在某些情况下,溶剂中的活性会影响离子的浓度,从而影响平衡位置。
化学平衡常数的大小受到多种因素的影响,包括温度、浓度、压力(对气体反应)、催化剂、化学反应类型以及溶剂等。
这些因素可以通过Le Chatelier原理来解释,指导我们理解反应平衡的行为。
化学平衡平衡常数的计算和影响因素化学平衡是指在一定温度下,反应物和生成物之间达到动态平衡的状态。
在化学平衡中,平衡常数是一个重要的物理量,用于描述反应物与生成物浓度之间的关系。
本文将介绍平衡常数的计算方法以及影响平衡常数的因素。
一、平衡常数的计算方法1. 平衡常数的定义平衡常数(Kc)是在特定温度下,反应物浓度的乘积除以生成物浓度的乘积的比例,表征了反应物和生成物在平衡状态下的浓度关系。
对于化学反应式:aA + bB ⇌ cC + dD平衡常数的表达式可以表示为:Kc = [C]^c × [D]^d / [A]^a × [B]^b中括号表示浓度,a、b、c、d分别为反应物和生成物的摩尔系数。
2. 平衡常数的计算平衡常数的计算需要确定反应物和生成物的浓度,并将其代入平衡常数的表达式中即可。
通常,浓度可以用实验数据或者给定的初始摩尔数来确定。
例如,对于下述反应:N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)已知反应物和生成物在平衡时的浓度分别为:[N2] = 0.2 mol/L[H2] = 0.6 mol/L[NH3] = 0.1 mol/L将这些值代入平衡常数的表达式中,即可计算得到平衡常数。
3. 平衡常数的意义平衡常数越大,表示生成物的浓度相对较高,反应向右较为偏向生成物;平衡常数越小,表示反应物的浓度相对较高,反应向左较为偏向反应物。
平衡常数等于1,则表示反应物和生成物的浓度相等,反应处于动态平衡状态。
二、影响平衡常数的因素1. 温度温度是影响平衡常数的重要因素之一。
根据Le Chatelier原理,增加温度会使平衡常数变大,反应向生成物一侧偏移;降低温度会使平衡常数变小,反应向反应物一侧偏移。
这是因为在反应达到平衡时,反应速率的变化会导致浓度的变化,而温度的改变会影响反应速率。
2. 压力(气体反应)对于气体反应而言,压力是影响平衡常数的因素之一。
增加压力会使平衡常数变小,反应向分子数较少的一侧偏移;降低压力会使平衡常数变大,反应向分子数较多的一侧偏移。
化学化学反应的平衡常数和影响因素化学反应的平衡常数和影响因素化学反应是物质发生变化的过程,而化学平衡是指在封闭系统中,反应物与生成物的浓度达到一定比例时,反应停止,并且反应物和生成物浓度之间的比例保持不变的状态。
平衡常数(K)是描述化学平衡状态的参数,它反映了反应物和生成物浓度之间的相对关系。
本文将详细介绍化学反应的平衡常数以及影响平衡常数的因素。
一、化学反应的平衡常数化学反应的平衡常数是指在给定温度下,反应物和生成物浓度比例的稳定值。
对于一般的一元反应(A → B),平衡常数可以用以下公式表示:K = [B]/[A]其中K表示平衡常数,[B]表示生成物 B 的浓度,[A]表示反应物 A 的浓度。
对于一般的多元反应(aA + bB → cC + dD),平衡常数可以用以下公式表示:K = ([C]^c[D]^d)/([A]^a[B]^b)其中K表示平衡常数,[C]、[D]表示生成物 C 和 D 的浓度,[A]、[B]表示反应物 A 和 B 的浓度,a、b、c、d分别表示反应物和生成物的摩尔系数。
二、影响化学反应平衡常数的因素1. 温度:温度是影响平衡常数的重要因素之一。
根据热力学原理,温度升高,平衡常数会增大;温度降低,平衡常数会减小。
这是因为反应速率与温度密切相关,温度升高会使反应速率加快,一方面导致生成物浓度增加,另一方面也导致反应物浓度减少,从而导致平衡常数增大。
2. 压力(只适用于气相反应):对于气相反应,压力是影响平衡常数的因素之一。
根据Le Chatelier原理,压力增加会使平衡位置向浓度较小的一方移动,平衡常数变小;压力减小会使平衡位置向浓度较大的一方移动,平衡常数变大。
3. 浓度:当反应物和生成物浓度变化时,平衡常数也会相应变化。
根据Le Chatelier原理,浓度增加会使平衡位置向浓度较小的一方移动,平衡常数变小;浓度减小会使平衡位置向浓度较大的一方移动,平衡常数变大。
4. 催化剂:催化剂的加入可以加速反应速率,但对平衡常数没有影响。
化学平衡的影响因素与平衡常数化学平衡是指当化学反应达到一定条件时,反应物和生成物的浓度或压力保持稳定的状态。
在化学平衡中,反应物与生成物之间存在一定的浓度关系,这个关系可以通过平衡常数来描述。
本文将探讨化学平衡的影响因素和平衡常数的相关知识。
一、温度的影响温度是影响化学平衡的重要因素之一。
根据Le Chatelier原理,当温度升高时,平衡反应会偏向于吸热的方向进行,以吸收多余的热量,以减少系统的温度。
反之,当温度降低时,平衡反应会偏向于放热的方向进行,以释放多余的热量。
平衡常数K与温度有关,可以通过下式计算:K = exp(-ΔH/RT)其中,ΔH为反应焓变,R为气体常数,T为温度。
可以看出,当ΔH为负值时,温度升高会使得K变大,反之则会使得K变小。
二、浓度和压力的影响浓度和压力是化学平衡的另外两个重要因素。
当反应物的浓度或压力增加时,平衡反应会向生成物的方向进行,以减少反应物的浓度或压力。
反之,当反应物的浓度或压力减小时,平衡反应会向反应物的方向进行,以增加反应物的浓度或压力。
根据平衡常数的定义,平衡常数K与反应物和生成物的浓度相关。
对于一般的化学反应:aA + bB ↔ cC + dD其平衡常数可以表示为:K = ([C]^c[D]^d)/([A]^a[B]^b)其中,[A]、[B]、[C]、[D]分别代表反应物A、B和生成物C、D的浓度。
在涉及气体的化学反应中,可以使用压力来表示浓度。
根据理想气体状态方程,可以得到以下关系:P = nRT/V其中,P为气体的压强,n为气体的物质的量,R为气体常数,T为温度,V为气体的体积。
三、催化剂的影响催化剂是一种可以加速反应速率但不参与反应过程的物质。
催化剂可以降低反应物的活化能,使得反应更容易进行。
对于平衡反应,催化剂可以同时加速反应的正向和反向过程,但不会改变平衡状态。
由于催化剂不参与反应过程,因此催化剂的添加不会改变反应物和生成物的浓度或压力,也不会改变平衡常数。
化学反应中的平衡常数与平衡位置的影响因素化学反应的平衡常数和平衡位置是化学平衡系统中两个重要的概念。
平衡常数反映了反应物与生成物之间的浓度关系,而平衡位置则表示了反应物和生成物在平衡状态下的相对含量。
本文将讨论化学反应中平衡常数和平衡位置的影响因素。
一、反应物浓度反应物浓度是影响化学反应平衡常数和平衡位置的重要因素之一。
根据Le Chatelier原理,反应物浓度的增加将导致平衡位置向生成物方向移动,而反应物浓度的减少则会使平衡位置向反应物方向移动。
当反应物浓度变化时,平衡常数也会相应改变,但平衡常数的大小不变。
二、温度温度是化学反应平衡常数的另一个重要影响因素。
对于一些化学反应,温度的增加可以使平衡常数增大,也就是促使反应朝生成物方向移动,而温度的降低则会使平衡常数减小,使反应朝反应物方向移动。
这是由于反应热力学性质的变化所导致的。
不同的反应具有不同的热力学性质,因此温度对平衡常数的影响也是不同的。
三、压力和体积对于气体之间的反应,压力和体积是重要的影响因素。
根据Guldberg-Waage定律,对于气相反应,反应物和生成物的分压与浓度成正比。
因此,当系统的压力增加时,平衡位置将朝压力较低的一侧移动,以减少压力。
相反,当压力降低时,平衡位置将朝压力较高的一侧移动。
对于涉及气体的反应,体积同样会影响平衡位置的移动方向。
当体积增加时,平衡位置会向体积较大的一侧移动,以减少分子的碰撞频率,从而达到平衡。
四、催化剂催化剂是可以加速化学反应速率的物质,但不会被反应所消耗。
催化剂对化学反应平衡位置的影响较小,因为它们既可以加速反应物向生成物的转化,也可以加速生成物向反应物的转化。
然而,在达到平衡后,催化剂可以加速反应物和生成物之间的互相转化,从而减小平衡过程的时间。
总结起来,化学反应中的平衡常数与平衡位置受多个因素的影响。
其中,反应物浓度、温度、压力和体积是最主要的影响因素之一。
不同的反应具有不同的特点,因此对于每个反应,我们需要综合考虑这些因素才能更准确地预测平衡常数和平衡位置的变化。
实验报告化学反应的平衡常数测定与影响因素研究实验报告一、实验目的通过测定化学反应的平衡常数,深入了解平衡状态下反应物浓度与反应速率的关系,并研究影响平衡常数的因素。
二、实验原理化学反应的平衡常数(Kc)表示在平衡状态下,反应物浓度与生成物浓度之间的比值的稳定值。
对于一般的反应物A与生成物B之间的平衡反应:A ⇌ B平衡常数Kc的表达式为:Kc = [B] / [A]实验中我们将通过测定溶液中反应物与生成物的浓度,计算出平衡常数Kc的值。
三、实验步骤1. 实验前准备:- 准备所需试剂和仪器设备,包括浓度已知的反应液A和反应液B,比色皿,分光光度计等。
- 清洗并烘干比色皿和分光光度计。
2. 实验操作步骤:a) 准备好所需的稀释液,将反应液A与反应液B按照一定比例混合。
b) 取一定体积的稀释液放入比色皿中,并记录其初始吸光度值(A1)。
c) 将比色皿放入分光光度计中,设定所需的波长。
d) 启动计时器,反应开始后,每隔一段时间(如30秒)记录比色皿中的吸光度值(An)。
e) 反应完成后,记录最终的吸光度值(An+1)。
四、实验结果与数据处理通过实验操作得到的吸光度数据,可以通过比色皿中吸光度与溶液浓度之间的关系,计算出反应物与生成物的浓度值,并进而计算平衡常数Kc。
具体的计算方法如下:1. 根据实验操作中取的稀释液体积和稀释液的稀释倍数,计算出反应物A与生成物B的摩尔浓度(C)。
C(A) = (C_0(A) × V_0) / V, C(B) = (C_0(B) × V_0) / V其中,C_0(A)和C_0(B)为反应液A和反应液B的摩尔浓度,V_0为稀释液体积,V为稀释后溶液的总体积。
2. 根据比色皿中的吸光度值(An)与初始吸光度值(A1)之间的差异,计算出反应物与生成物的浓度差值∆C。
∆C = C_1 - C_n其中,C_1为初始浓度,C_n为最终浓度。
3. 根据反应物和生成物的摩尔浓度差值∆C,以及开始和结束的时间差值∆t,计算出反应速率的变化率ΔR/Δt。
化学反应的平衡常数影响因素化学反应的平衡常数是描述反应体系中物质浓度在平衡时的关系的一个重要指标。
它表示了反应物与生成物在平衡时的相对浓度,在一定温度下是一个固定值。
这个平衡常数的大小与许多因素有关,接下来将详细介绍这些影响因素。
1. 温度:温度是影响化学反应平衡常数的主要因素之一。
根据热力学第二定律,反应在较低温度下通常更有利于生成物的形成。
因此,随着温度的升高,平衡常数会增大。
然而,并非所有反应都遵循这个规律。
有些反应是放热反应(生成热能),在这种情况下,根据Le Chatelier原理,平衡常数会随着温度升高而减小。
2. 反应物浓度:平衡常数还受到反应物浓度的影响。
根据Le Chatelier原理,当反应物浓度增加时,平衡常数会减小;当反应物浓度减小时,平衡常数会增大。
这是为了减少系统的压力,使反应向生成物的方向移动。
3. 压力(气体反应):对于气体反应,反应物和生成物之间的压力差也会影响平衡常数。
当反应物的压力高于生成物时,平衡常数会减小;当反应物的压力低于生成物时,平衡常数会增大。
4. 催化剂:催化剂可以增加反应速率,但对平衡常数的值没有影响。
催化剂提供了一个不同的反应路径,加速了反应达到平衡的过程,但并不会改变平衡状态下反应物浓度与生成物浓度的比例。
5. 反应机理:反应的细节机理可能影响反应的平衡常数。
有些反应具有多个中间物质,并且反应速率受到中间物质的浓度影响。
这样的反应往往具有复杂的平衡常数表达式,可能包含多个参数。
综上所述,化学反应的平衡常数受到多个因素的影响,包括温度、反应物浓度、压力(对于气体反应)、催化剂和反应机理。
了解这些影响因素对于研究和控制化学反应的平衡状态以及相关应用非常重要。
通过调节这些因素,我们可以更好地了解和操控反应的平衡常数,从而实现更高效和可控的化学反应。
平衡常数与反应的位置及影响因素反应平衡常数(Kc)是化学平衡条件下,反应物浓度与生成物浓度之比的数值。
它反映了反应体系中各物质的相对浓度,对于理解和预测反应的方向和强度非常重要。
本文将探讨平衡常数与反应位置的关系以及影响平衡常数的因素。
一、平衡常数与反应位置的关系平衡常数是在特定温度下由平衡反应测得的,一般用于描述化学反应的趋势和方向。
根据平衡常数的大小,我们可以判断反应的位置在起始物质或生成物的哪一侧更加倾向。
1. 当平衡常数(Kc)等于1时,反应体系中反应物和生成物的浓度大致相等,这表明反应体系处于动态平衡状态,反应位置在中间。
2. 当平衡常数(Kc)大于1时,生成物浓度较高,反应向生成物的方向倾斜,反应位置偏向生成物一侧。
3. 当平衡常数(Kc)小于1时,反应物浓度较高,反应向反应物的方向倾斜,反应位置偏向反应物一侧。
根据平衡常数与反应位置的关系,我们可以预测反应向某个方向偏移的趋势。
二、影响平衡常数的因素平衡常数是由热力学性质决定的,受到多种因素的影响。
下面将介绍几个主要的影响因素。
1. 温度:温度是影响平衡常数的重要因素之一。
根据热力学原理,平衡常数(Kc)随着温度的升高或降低而变化。
一般来说,反应在低温下进行时,平衡常数较小;当温度升高时,平衡常数往往变大。
2. 压力:对于气体反应而言,压力是影响平衡常数的因素之一。
根据Le Chatelier原理,压力升高会使反应向物质摩尔数较低的方向偏移,平衡常数(Kc)也相应改变。
3. 物质浓度:物质浓度对平衡常数也有显著影响。
通过调整反应物和生成物的初始浓度,可以改变反应位置并影响平衡常数。
浓度的增加会促使反应向浓度较低的方向移动,反之亦然。
4. 反应物质质量:反应物质的质量也影响着平衡常数。
质量较大的物质会使反应向生成物的方向偏移,从而增大平衡常数。
总之,平衡常数与反应位置密切相关,反应位置的不同将使平衡常数的数值不同。
而温度、压力、物质浓度和反应物质质量等因素的变化也会对平衡常数产生影响。
关于化学平衡的浅析摘要:化学平衡是在宏观条件一定的可逆反应中,化学反应正逆反应速率相等,反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。
根据勒夏特列原理,如一个已达平衡的系统被改变,该系统会随之改变来抗衡该改变。
本文拟就化学平衡及其移动的本质、化学反应的平衡常数和等温方程、化学平衡的应用作几点讨论。
关键字:化学平衡勒夏特列原理平衡常数等温方程应用1.化学平衡及其移动的本质化学平衡及其移动,是经典热力学阐释化学反应限度与反应推动力关系的重要表达方式。
经典热力学从物质的宏观状态变化的角度出发,探讨反应中的能量变化关系,并将化学反应式两边看作化学变化前、后的两种热力学状态。
通过反应前、后的状态变化,即反应的温度T、焓变ΔH和熵变ΔS阐明了反应进行的推动力,即ΔG=ΔH-T×ΔS(吉布斯自由能变化)。
从而为一个反应能否自发进行提供了判断的依据。
当然,该推动力仅仅是建立在反应物和生成物互不混合的纯态基础上。
对一个实际的反应系统,即使反应的ΔG<0,反应能自发进行,系统的实际反应推动力还要包括反应物、生成物相互混合过程对吉布斯自由能的影响。
因此,一个反应系统的反应推动力实际是:ΔG=ΔG纯态+ΔG混合影响=[(1-ξ)ΔG反应物+ξΔG生成物]+RT[(1-ξ)ln(1-ξ)+ξlnξ]ξ——反应进度经典热力学的研究建立了反应系统的推动力与反应限度(平衡常数)之间的关系为ΔrGm○一=-RTLnK○一。
从而确立了化学反应的能量变化与反应限度之间的关系。
从经典热力学有关化学反应平衡理论的概述可以看出:化学平衡是反应系统的热力学状态变化的结果和体现;平衡常数与反应体系温度息息相关;反应平衡体系中各物质的浓度,由平衡常数所决定,但其又以系数的幂次方关系对平衡体系产生影响;反应的推动力或平衡常数可以在一定的反应条件下,由反应物的转化率间接地表达,但平衡体系变化,必然伴随转化率的变化;经典反应热力学仅从反应前、后状态的能量变化的角度出发,去探讨反应的可能性与限度问题,始终都未涉及反应从始态到终态之间的过程问题,也就是说,热力学基础上建立的对化学反应问题的结论,与反应速率之间没有任何的联系。
经典热力学有关平衡移动的理论,为化学反应的应用,提供了反应的状态条件(如反应体系物料配比、压力、温度等)选择的理论依据。
2. 化学反应的平衡常数和等温方程化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也不管反应物起始浓度大小,最后都达到平衡,这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数,用K 表示,这个常数叫化学平衡常数。
假设有一理想气体的化学反应为aA (g )+bB (g )=gG(g)+hH(g),当达到平衡时,g μG +h μH =a μA +b μB(1)因为A B C D 均是理想气体,根据理想气体在一定温度下的化学势表示式μB=μB○一+RTIn(P B /P B ○一),则上式可写为g μG○一+gRTIn(P G /P ○一)+h μH○一+hRTIn(P H /P ○一)=a μA○一+aRTIn (P A /P ○一)+b μB○一+bRTIn(P B /P ○一) (2) 即In[ (P G /P ○一)g(P H /P ○一)h]/[(P A /P ○一)a(P B /P ○一)b]=-1/RT*(g μG○一+h μH○一-a μA○一-b μB○一)(3)式中,P B 为B 物质在平衡时的分压。
因为等式右边各项都只是温度的函数,因此在温度一定时,等式右边为一常数。
所以[(P G /P ○一)g(P H /P ○一)h]/[(P A /P ○一)a(P B /P ○一)b]=常数=K ○一(4)当然,参加反应的物质在平衡时的分压,可能由于起始组成的不同而又不同的数值,但平衡时上式中的比例关系在一定温度时却是一定值。
不因各气体平衡分压的不同而改变。
该比例式称为反应的“标准平衡常数”,以K 表示。
有上式可知,标准平衡常数K 是无量纲的量。
如果令g μG○一+h μH○一-a μA○一-b μB○一=△r G m ○一 (5)则式(3)亦可表示为△r G m ○一=—RTInK○一(6)很显然,△r Gm○一是指产物和反应物都处于标准态时,产物的吉布斯函数和反应物的吉布斯函数总和之差,故称反应的“标准吉布斯函数变化”。
一般来说,△r Gm○一的正负不能指示化学反应进行的方向,然而根据式(6),由于标准平衡常数K○一可以指示反应的限度,所以亦是指示反应限度的量。
假若上述反应在定温定压条件下进行,其中各分压是任意的,而不是平衡状态时的分压。
那么,当此反应进行时,反应系统的吉布斯函数变化应为△rGm=(gμG +hμH)-(aμA+bμB)=(gμG ○一+hμH○一-aμA○一-bμB ○一)+RTIn[(P'G/P○一)g(P'H/P○一)h]/[(P'A/P○一)a(P'B/P○一)b]令Q P =[P'G/P○一)g(P'H/P○一)h]/[(P'A/P○一)a(P'B/P○一)b]并将式(5)或者式(6)代入,则△r Gm=△rGm○一+RTInQP或△rGm=—RTInK○一+RTInQP上式称为范特霍夫等温方程。
QP 称为“分压商”。
推广到任意化学反应,只需用aB代替PB/P○一,于是,等温方程可统一表示为△r Gm=△rGm○一+RTInQaQa称为“活度商”。
从等温方程可以看出:当Qa<K○一时,△r Gm〈0,反应能够正向进行;当Qa>K○一时,△r Gm〉0,反应能够逆向进行;当Qa=K○一时,△r Gm=0,反应达到平衡。
△r Gm表示反应的吉布斯函数改变量,在定温定压不做其他功的条件下,△rGm的正负可以指示化学反应能够进行的方向3.化学平衡的应用3.1解释生活现象打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯,杯中立即泛起大量泡沫。
啤酒瓶中二氧化碳气体与啤酒中溶解的二氧化碳气体达到平衡,打开啤酒瓶,二氧化碳的压力下降,据化学平衡移动原理知:平衡向放出二氧化碳的方向移动,以减弱气体压力下降对平衡的影响;温度是保持平衡的条件,玻璃杯的温度比冰镇啤酒的温度高,根据化学平衡移动原理,平衡应向减弱温度升高的方向的方向移动,即向吸热的方向移动,而从溶液中放出二氧化碳是吸热的,所以,应从溶液中放出二氧化碳气体移动,即向吸热的方向移动,而从溶液中放出二氧化碳是吸热的,所以,应从溶液中放出二氧化碳气体3.2 解释工业生产问题近年来,某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨,其反应化学方程式为:NH3 + HClO = H2O + NH2Cl(一氯氨),NH2Cl较HClO稳定,加液氨后,使HClO部分转化为较稳定的NH2Cl,当HClO开始消耗后,化学平衡向左移动,又产生了HClO,延长液氯杀菌时间。
3.3 与环境保护有关人类目前对煤与石油的过度使用,使空气中的 CO2浓度增大,导致地球表面温度升高,形成了温室效应。
科学家对二氧化碳的增多带来的负面效应较为担忧,于是提出将二氧化碳通过管道输送到海底这样可以缓解空气中CO2浓度的增加。
依化学平衡移动原理来分析这种做法的科学性。
在海洋深处存在:CO2+H2O= H2CO3=H++HCO32-由于海底压强大温度低,这有利于CO2的溶解,从而加大二氧化碳与水的反应,使海水的酸性增强,这会造成海水环境的破坏,给海洋环境带来可怕的后果。
消除这些影响可行的办法是减少化石能源的利用,开发新的能源。
3.4 洗涤剂的有效利用我们知道,油性污垢中的油脂成分因不溶于水而很难洗去。
油脂的化学组成是高级脂肪酸的甘油酯,如果能水解成高级脂肪酸和甘油,那就很容易洗去。
油脂水解的方程式是:(RCOO)3C3H5+3H2O=3RCOOH+C3H5(OH)3这是一个可逆反应,日常生活中以洗衣粉(或纯碱)作洗涤剂,其水溶液呈碱性,能与高级脂肪酸作用,使化学平衡向正反应方向移动。
高级脂肪酸转化为钠盐,在水中溶解度增大,因此油污容易被水洗去。
在日常生活中,洗衣粉等洗涤剂易溶于温水(特别是加酶洗衣粉)是由于温度升高,洗衣粉溶解度增大,即:浓度较大。
温水有利于酶催化蛋白质等高分子化合物水解,同时蛋白质的水解、油脂的水解都是吸热反应,适当提高水温,会使洗涤效果更佳,但也应该注意,一味追求高水温会降低酶的催化能力,使其失去活性,从而降低洗涤效果。
3.5 健康人的血液pH值基本上稳定在7.35~7.45之间原来人的血液里存在着H2CO3~HCO3-缓冲系统。
在这一缓冲系统中加入少量的酸或碱,其pH值无显著变化。
而纯水无缓冲能力,加入少量的酸或碱都会使溶液的pH变化几个单位。
H2CO3~HCO3-缓冲系统中,存在着H2CO3===(可逆)H++HCO3-的电离平衡,加入少量酸使平衡逆向移动,生成更多碳酸,分解为CO2和H2O通过肺部排出体外,这就防止了pH减小。
当加入少量碱时,OH-和H+中和,平衡正向移动,以增大血液酸度补偿损失。
这时,身体的反馈作用就表现为通过肺部减少CO2排出量,通过肾脏增加HCO3-的排出量。
正是由于血液里存在着抗酸抗碱的缓冲系统,加之体内外的补偿机制同时协作发挥影响,使血液里pH值基本稳定在一定范围之内。
4.小结在实际生产中需要知道:如何控制反应条件,使反应按照我们所需要的方向进行,在给定条件下反应进行的最高限度时什么等等,这些问题都有赖于热力学的基本知识。
把热力学基本原理和规律应用于化学反应可以从原则上确定反应进行的方向,平衡的条件,反应能达到的最高限度,以及导出平衡时物质的数量关系,并用平衡常数来表示。
本文只是通过其中的几方面作了简单的探讨,初步了解了化学平衡的相关知识。
参考文献[1] 印永嘉,奚正楷,张树永等.物理化学简明教程(第四版).北京:高等教育出版社,2007.8.[2] 王建.化学反应等温方程式教学中应注意的问题.阜阳师范学院学报(自然科学版).1999(03).[3] 周平儒.化学平衡与现实生活.学生理化报(第四版).2008.1.[4] 李建海,平衡原理的应用.中国教育文摘.2006.12.[5] 傅献彩,沈文霞,姚天扬等.物理化学(第五版).2005.7。